JP4027452B2 - 電圧安定化素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧安定化素子の製造方法に関し、特に、N形拡散領域とP形拡散領域との境界の位置合わせのずれの発生を回避し、特性のばらつきを抑えることの可能な電圧安定化素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば電波を用いた個体識別システム(以下、RF−IDという。)用のLSI等は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)と電力発生回路とがチップ上に搭載されて形成される。一般に電力発生回路には、電力発生回路の安定化のために、電圧安定化素子が必須となっている。
【0003】
このRF−ID用のLSIに、電圧安定化素子としてツェナーダイオードを搭載する場合には、例えば図3に示すような工程で形成されている。まず、酸化雰囲気中でシリコン基板等の半導体基板21表面を酸化して、半導体基板21上に酸化シリコンの薄膜22を形成した後、Si3 N4 (ナイトライド)等の窒化シリコン膜23のマスクを作り、これを酸化雰囲気中で酸化することにより、露出したシリコン表面領域に厚いシリコン酸化膜を形成してフィールド酸化膜24を形成する(図3(a))。次に、窒化シリコン膜23を除去した素子領域にP形領域形成用のレジスト25を形成して例えばBF2 等のアクセプタをイオン注入する(図3(b))。
【0004】
これにより、P形領域26が形成され、次いで、P形領域形成用のレジスト25を除去した後、P形領域26をマスクするようにN形領域形成用のレジスト27を形成し、例えばP及びAs等のドナーをイオン注入する(図3(c))。
【0005】
これにより、P形領域26を挟んでN形領域28が形成される。そして、N形領域形成用のレジスト27を除去した後、絶縁層29及びコンタクト穴30を形成し、メタル配線31を行うようになっている(図3((d))。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電圧安定化素子の製造方法においては、図3(b)の工程において形成したP形領域26に合わせてN形領域形成用のレジスト27を形成する必要があるため、アクティブ領域かLOCOS領域に形成された位置合わせ用のマークにP形領域形成用のレジスト25及びN形領域形成用のレジスト27を合わせて形成するようにしている。そのため、P形領域26とN形領域28との境界は、P形領域形成用のレジスト25と位置合わせ用のマークとの位置合わせ精度、及びN形領域形成用のレジスト27と位置合わせ用のマークとの位置合わせ精度に応じて決まることになり、二重に位置合わせ精度の影響を受けることになる。よって、N形領域形成用のレジスト27とP形領域26との位置がずれた場合には、図4(a)に示すように、P形領域26とN形領域28とが重なり合い、このとき、P形及びN形領域のイオン打ち込み量が同量である場合には、この部分が相殺し合って中性となる。逆に、図4(b)に示すように、P形領域26とN形領域28とがオフセットされて形成されると、オフセット部分にはイオンが注入されないことになる。
【0007】
そのため、逆方向特性が大きくばらついてしまうという問題があり、これを回避するために、例えば電圧安定化素子を形成するために、専用のインプラ工程を設けることも考えられるが、例えば、RD−IF用のLSIの製造工程の場合等のように、EEPROMの製造工程にさらに、電圧安定化素子の製造工程を追加すると、LSIの製造工程が複雑になってしまうという問題がある。
【0008】
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、逆方向特性のばらつきの少ない高性能な電圧安定化素子を容易に形成することの可能な電圧安定化素子の製造方法を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電圧安定化素子の製造方法は、EEPROMと共に半導体基板上に配置される電圧安定化素子の製造方法であって、前記EEPROMの製造工程のうちN形の埋め込み伝導領域を形成する工程の際に、前記半導体基板上の電圧安定化素子領域にも前記N形の埋め込み伝導領域を形成し、前記EEPROMの製造工程のうち前記埋め込み伝導領域上に不純物非透過性の酸化膜を形成しこれにトンネル酸化膜形成用の開孔を形成する工程の際に、前記電圧安定化素子領域の埋め込み伝導領域上にも不純物非透過性の酸化膜を形成して開孔し、その後、前記電圧安定化素子領域の前記開孔を通して前記N形の埋め込み伝導領域にP形の伝導領域を形成するようにしたことを特徴としている。
【0015】
この発明によれば、EEPROMの製造工程においてN形の埋め込み伝導領域を形成する工程では、EEPROMの素子領域に対して処理を行うと共に、半導体基板上の電圧安定化素子領域の所定の位置にもN形の埋め込み伝導領域が形成される。また、EEPROMの製造工程において埋め込み伝導領域上に不純物非透過性の酸化膜を形成しこれにトンネル酸化膜形成用の開孔を形成する工程では、電圧安定化素子領域のN形の埋め込み伝導領域上にも不純物非透過性の酸化膜が形成され、これにP形の伝導領域形成用の開孔が形成される。そして、電圧安定化素子領域のP形の伝導領域形成用の開孔を通してN形の埋め込み伝導領域にP形の伝導領域が形成される。
【0016】
よって、P形の伝導領域は、不純物非透過性の酸化膜をマスクとしてセルフアラインにより形成されることになるから、N形の埋め込み伝導領域とP形の伝導領域との境界は、オフセットも重なりもない状態に形成される。よって、N形の埋め込み伝導領域とP形の伝導領域との境界の状態の影響をうけて、電圧安定化素子の特性がばらつくことが回避され、ばらつきの少ない電圧安定化素子が形成されると共にEEPROMの製造過程において同時に電圧安定化素子を形成することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1及び図2は、本発明に係る電圧安定化素子の製造工程の一部を示す部分断面図であり、この実施の形態は、半導体素子としてのEEPROMの製造工程において、ツェナーダイオードからなる電圧安定化素子を形成するようにしたものである。
【0018】
図1(a)に示す工程では、例えばP- 形の半導体基板1を高温の酸化雰囲気中にさらすこと等によってシリコン酸化膜を成長させ、このシリコン酸化膜の所定の部分にNウェル領域をパターンニングし、この部分にリン等を熱拡散させてNウェル層を形成する(図示せず。)。次いで、その部分に再度酸化膜(膜厚500Å)を成長させ、さらに、Si3 N4 (ナイトライド)膜(膜厚1500Å)2を成長させる。
【0019】
そして、P- 形基板領域にSi3 N4 膜2をパターンニングし、EEPROM素子領域1aとツェナーダイオード素子領域1bとを分離するフィールド酸化膜領域のSi3 N4 膜を除去し、パターンニングされたフィールド酸化膜領域にイオン注入を行った後これを熱拡散させ、チャネルストッパが形成されたフィールド酸化膜3を形成する。
【0020】
次いで、Si3 N4 膜2をパターンニングして、EEPROM素子領域1a及びツェナーダイオード素子領域1bのBN+ (埋め込みN+ )領域のSi3 N4 膜2を除去し、例えばドナーとしてAs+ を使用し、エネルギー80KeV,ドーズ量5.0E14の条件でイオン注入し、EEPROM及びツェナーダイオードのBN+ (埋め込みN+ )拡散層4(第1の導電形の埋め込み伝導領域)を形成する(第1工程)。
【0021】
次いで、図1(b)に示す工程では、半導体基板1を酸化雰囲気中にさらし、BN+ 拡散層4上に酸化膜(膜厚3600Å)5(不純物非透過性の厚い酸化膜)を形成する。
【0022】
次いで、図1(c)に示す工程では、Si3 N4 膜2を除去し、ゲート酸化膜(膜厚480Å)6を形成した後、EEPROM素子領域1a及びツェナーダイオード素子領域1bの酸化膜5にトンネル窓7(開孔)を形成し(第2工程)、トンネル酸化膜(膜厚100Å)8を形成する。
【0023】
次いで、図1(d)に示す工程では、減圧CVD法等によってポリシリコン膜(膜厚3700Å)を形成し、これにPHOSをドーピングした後、パターンニングしてEEPROM素子領域1aにフローティングゲート9を形成する。
【0024】
図1(d)に示す工程に続いて、図2(a)に示す工程では、半導体基板1を酸化雰囲気中で酸化して、フローティングゲート9上に絶縁用酸化膜(膜厚400Å)10を形成する。そして、再度ポリシリコン膜(膜厚4500Å)を形成し、これにPHOSをドーピングした後、パターンニングして絶縁用酸化膜10上にコントロールゲート11を形成する。
【0025】
次いで、図2(b)に示す工程では、ツェナーダイオード素子領域1bのトンネル窓7部にレジスト12を形成した後、例えばP及びAsをドナーとしてイオン注入し、EEPROM素子領域1a及びツェナーダイオード素子領域1bにN+ 拡散層13を形成する。
【0026】
次いで、図2(c)に示す工程では、EEPROM素子領域1aからツェナーダイオード素子領域1bのN+ 拡散層13部にかけてレジスト14を形成した後、例えばBF2 をドナーとして使用し、エネルギー70KeV,ドーズ量7.5E15の条件でイオン注入し、ツェナーダイオード素子領域1bのBN+ 領域4にP+ 拡散層15(第2の導電形の伝導領域)を形成する(第3工程)。
【0027】
次いで、図2(d)に示す工程では、EEPROM素子領域1a及びツェナーダイオード素子領域1bに、TEOS(テトラエトキシシラン),PSG(Phsph−Silicate Glass),SOG(Spin on Glass)等からなる層間絶縁膜16を形成した後、各コンタクト孔17を形成する。そして、Mo−Si膜或いはAl−Si−Cu膜を形成し、これをエッチングする等によって所望の金属配線18を形成した後、PSG或いはSiNによって保護膜を形成し、ボンディングパッドを形成する。
【0028】
以上の工程により、半導体基板1のEEPROM素子領域1aにはEEPROMが形成され、ツェナーダイオード素子領域1bにはツェナーダイオードが形成された。
【0029】
上記の工程によれば、N+ 拡散層4を形成した後、トンネル窓7を形成した酸化膜5をマスクとしてセルフアラインによりP+ 拡散層15を形成しているから、ツェナーダイオードを形成するN+ 拡散層4とP+ 拡散層15との境界にオフセット或いは重なり等が発生することを回避することができる。よって、中性領域の発生が回避され、これによる特性のばらつき、つまり、ブレークダウン電圧のばらつきを抑えることができる。また、ブレークダウン電圧のばらつきを抑えることができるから、ブレークダウン電圧を2〜3Vとして形成することができ、低電圧に対応した設計のデバイスの電源電圧安定化素子として有効な電圧安定化素子を得ることができ、また、RF−ID用のLSI等においては、EEPROMと直列に接続することによりEEROMの昇圧電位或いは書き込み基準電位等の各種基準電圧の設定にも利用することができる。
【0030】
また、上記実施の形態の製造工程によれば、N+ 拡散層4と、このN+ 拡散層4に形成されるP+ 拡散層15とからツェナーダイオードを構成するようにしたから、例えば新たにツェナーダイオード製造用のマスクを形成する工程を追加する必要はなく、EEPROMの製造工程において、その製造工程を利用してツェナーダイオードをも製造することができる。よって、製造工程が複雑となることなく、EEPROMと共にツェナーダイオードを容易に製造することができ、例えばEEPROMと電圧安定化素子とを備えたLSIを製造する場合でも、その製造工程はEEPROMの工程とほぼ同一であるから、電圧安定化素子の製造に伴うコストの上昇を抑制することができ、この種のLSIのコストダウンを図ることができる。
【0031】
なお、上記実施の形態においては、P- 形の半導体基板1にBN+ 拡散層4を形成し、このBN+ 拡散層4にツェナーダイオードを形成するようにした場合について説明したが、例えばP- 形の半導体基板1にNウェル層を形成し、Nウェル層にツェナーダイオードを形成するようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電圧安定化素子の製造方法によれば、不純物非透過性の酸化膜に形成した開孔を通してN形の埋め込み伝導領域にP形の伝導領域を形成することによって、セルフアラインによりP形の伝導領域を形成するようにしたから、電圧安定化素子の特性のばらつきを抑制することができると共に、EEPROMの製造過程において、同時に電圧安定化素子をも製造することができ、製造工程が複雑となることなく、容易にEEPROMと共に電圧安定化素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における電圧安定化素子の製造工程の一部を示す部分断面図である。
【図2】本発明の実施の形態における電圧安定化素子の製造工程の一部を示す部分断面図である。
【図3】従来の電圧安定化素子の製造工程の一部を示す部分断面図である。
【図4】N形領域とP形領域との境界の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
1a EEPROM素子領域
1b ツェナーダイオード素子領域
2 Si3 N4 (ナイトライド)膜
3 フィールド酸化膜
4 BN+ (埋め込みN+ )拡散層(第1の導電形の埋め込み伝導領域)
7 トンネル窓(開孔)
8 トンネル酸化膜
12,14 レジスト
13 N+ 拡散層
15 P+ 拡散層(第2の導電形の伝導領域)
Claims (1)
- EEPROMと共に半導体基板上に配置される電圧安定化素子の製造方法であって、
前記EEPROMの製造工程のうちN形の埋め込み伝導領域を形成する工程の際に、前記半導体基板上の電圧安定化素子領域にも前記N形の埋め込み伝導領域を形成し、
前記EEPROMの製造工程のうち前記埋め込み伝導領域上に不純物非透過性の酸化膜を形成しこれにトンネル酸化膜形成用の開孔を形成する工程の際に、前記電圧安定化素子領域の埋め込み伝導領域上にも不純物非透過性の酸化膜を形成して開孔し、
その後、前記電圧安定化素子領域の前記開孔を通して前記N形の埋め込み伝導領域にP形の伝導領域を形成するようにしたことを特徴とする電圧安定化素子の製造方法。
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